水电解质的正常分布(电解质的分布特点)

几乎所有水凝胶中都存在的异质结构对所得的强度和韧性有重大影响。虽然已经用电子显微镜观察到内部结构，但很难测量天然溶胀状态下的原位局部聚合物浓度。最近，科研人员采用改进的微电极技术 (MET) 来测量具有相分离结构的异质水凝胶的唐南电位。使用这种方法，团队成功地观察到定量的原位聚合物浓度范围从 10.2 μmol/L 到数百 mmol/L。

根据获得的浓度分布，团队可以成功地评估分辨率小于 0.8 μm 的内部相分离结构。使用 MET，可以估计水凝胶的平均活性系数，团队发现密集相和稀疏相之间的浓度存在差异。证明 MET 是一种强大的方法，可以局部和定量测量水凝胶内的聚电解质浓度分布。此外，由于与聚电解质的相似性，该方法可应用于体内细胞和器官。实现生物材料内部结构的原位测定可能对局部尺度上受损和患病组织的表征具有重要意义。

图 1. 电位测量实验装置示意图。 MET 使用电压表测量固定在参考溶液中的碳电极和以恒定速率插入测量样品的玻璃电极之间的电位。固定玻璃电极的适配器与机械手相连，可在电位测量过程中以恒定速度连续插入测量样品。玻璃电极的尖端直径约为 150 nm，包含 3 M KClaq 和 Ag/AgCl 线。

图 2. 唐南电位与聚电解质链密度之间的关系。

图 4. 在不同二恶烷重量分数的二恶烷/水混合溶剂中制备的相分离 DN 凝胶的 TEM 和 MET 评估。

图 5. 从 MET 测量中获得的分离 DN 凝胶的浓度分布和密相大小。

图 6. (a) MET 探测范围和空间分辨率的估计。(b) 绿色矩形显示 TEM 的测量截面。(c) 插图显示了致密相的 TEM 图像。(d, e) 绿色球体显示了 MET 的检测范围。

相关论文以题为In Situ Evaluation of the Polymer Concentration Distribution of Microphase-Separated Polyelectrolyte Hydrogels by the Microelectrode Technique发表在《Macromolecules》上。通讯作者是北海道大学Takayuki Kurokawa教授，和共同作者是龚剑萍教授等人。

参考文献：

doi.org/10.1021/acs.macromol.1c01435